CN102051046A

CN102051046A - 一种pa/abs复合材料及其制备方法

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Publication number: CN102051046A
Application number: CN2009102103482A
Authority: CN
Inventors: 蔡涛; 金滟; 丁树岩; 刘善元; 元文芳; 石胜鹏; 张静; 陈绍梅
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-11

Abstract

一种PA/ABS复合材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域，包括聚酰胺，40-80重量份；ABS，15-50重量份；极性化SDS，5-30重量份，将包含有PA、ABS和极性化SDS在内的各组分按所述组分配比经过混合机搅拌均匀，用双螺杆熔融共混挤出，造粒后即制成，很好地解决了PA和ABS的相容性问题，复合材料具有优良的综合力学性能。

Description

一种PA/ABS复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，进一步地说，是涉及一种超高韧性的PA/ABS复合材料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺(PA)俗称尼龙，是一种广泛应用于汽车、电子、机械、仪器仪表等领域的热塑性工程塑料。PA具有优良的耐磨性、耐油性和较广的使用温度范围，其缺点是吸水率大、尺寸稳定性差、低温和干态冲击强度低，这些缺点在很大程度上限制了它的应用。

用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)对尼龙进行共混改性，可望改善尼龙的缺点，拓宽尼龙的应用领域。通过共混制得的PA/ABS复合材料，既综合了尼龙的耐热性和耐油性，又综合了ABS的韧性和刚性，该材料具有优良的冲击强度、优良的流动性和表面光泽度。可广泛应用于汽车内外部件、通讯器材、电动工具以及体育用品等领域。

尼龙是一种结晶性、强极性、熔体粘度很低的聚合物，而ABS是一种非结晶性、弱极性的聚合物，两者的溶解度参数相差较大，因而PA和ABS的简单共混物存在着相容性较差的缺点。在现有技术中，最有效的方法是在复合材料体系中加入相容剂。许多文献报道了常用的相容剂，如马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS-g-MAH)，马来酸酐接枝聚苯乙烯(PS-g-MAH)，马来酸酐接枝ABS(ABS-g-MAH)，甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯乙烯共聚物(GMA/PS)等，此类相容剂改善PA和ABS的相容性，从而改善了材料的力学性能。另外，还有报道为了改善PA与ABS共混物的冲击强度，特别是材料的低温性能，通过添加抗冲改性剂，如ABS高胶粉，丙烯酸酯类橡胶等来提高复合材料的冲击性能。中国专利(CN101067041A)公开了用一种接枝聚苯乙烯作为相容剂，而制得的PA6/ABS复合材料冲击性能从12KJ/m²提高到20KJ/m²，提高幅度不大。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高韧性PA/ABS复合材料及其制备方法。通过添加一种极性化的SDS，首先作为相容剂能够解决PA与ABS两者的相容性问题，其次作为一种增韧弹性体还能够大幅度地提高PA/ABS合金材料的冲击强度，特别是低温冲击强度，而其它力学性能下降幅度较小。

本发明的PA/ABS复合材料，主要包括以下组分和重量份数：

A、聚酰胺：40-80重量份；

B、ABS，15-50重量份

C、极性化SDS，5-30重量份。

在本发明中：

优选聚酰胺是聚己内酰胺或聚己二酰己二胺。其中聚己内酰胺(PA6)是相对密度1.10-1.15、熔点为225-235℃、熔体相对粘度为2.0-3.0。所述聚酰胺用量为40-80重量份，优选为50-70重量份。

所述ABS指的是结构单元中含有聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚丁二烯链段的三元共聚物，其三种组份的重量比为：聚丙烯腈含量30-55％，聚苯乙烯含量20-35％，聚丁二烯含量10-50％。所述ABS用量为15-50重量份，优选为20-45重量份。

所述极性化SDS，是一种四嵌段共聚物，结构可用SDSP来表示，其中S代表聚苯乙烯嵌段，D代表聚丁二烯嵌段或聚异戊二烯嵌段，P代表极性嵌段，该极性嵌段由乙烯基砒啶及其衍生物的极性单体聚合得到，这种极性单体包括2-乙烯基砒啶、4-乙烯基砒啶及其异构体等。在SDS链段中，S/D的比例为5％～95％/95％～5％，在聚合物中极性嵌段的重量含量为0.1％～50％。所述极性化SDS的数均分子量为1万～30万；分子量分布指数为1.02～2.00。

本发明所述的极性化SDS的详细内容及其制备方法，可参见中国专利200410023077.7，其全部内容在此引入本发明作为参考。

本发明所述的极性化SDS可采用以下方法制备：以丁基锂为引发剂，四氢呋喃为活化剂，环己烷为溶剂，先将苯乙烯加入到环己烷溶剂中加热到50℃以上后加入丁基锂进行引发聚合，第一段聚合完毕后，相继分别加入丁二烯(或戊二烯)和苯乙烯进行第二段和第三段聚合，在第三段聚合完毕后，即得到SBS或SIS三嵌段活性聚合物，再继续加入上述乙烯基砒啶或其衍生物的极性单体，进行第四段聚合，第四段聚合的温度控制在-10℃~100℃，聚合时间控制在1-120分钟

所述极性化SDS用量为5-30重量份，优选为5-20重量份。

此外，本发明所述的PA/ABS合金材料中还可包含有常用的加工助剂，如抗氧剂、润滑剂等。这些常用的加工助剂的用量为常规用量，或根据实际情况的要求来进行适当调整。其中：本发明中使用的抗氧剂可为瑞士汽巴精化公司生产的抗氧剂，如Irganox 1098【N，N’-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺】和Irgafos168【三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯】。抗氧剂优选均为0.1-0.5重量份；润滑剂可为脂肪酸酰胺类润滑剂，如N，N’-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)。润滑剂优选为0.2-0.5重量份。

本发明的PA/ABS复合材料的制备可采用以下方法得到，具体方法例如：将包含有所述PA、ABS和极性化SDS在内的各组分按所述组分配比经过混合机搅拌均匀，用双螺杆熔融共混挤出，造粒后即制成本发明的PA/ABS复合材料。

本发明的制备方法中所使用的共混设备为橡塑加工业中的通用共混设备，可以是BUSS混炼机组、双螺杆挤出机或密炼机等。在制备过程中，物料的加工共混温度为现有生产技术中加工所用的熔融共混温度，一般为220℃～240℃。

本发明的PA/ABS复合材料的优选制备方法是：将PA、ABS、极性化SDS及抗氧剂、润滑剂等一起搅拌均匀，经双螺杆挤出机，在220℃～240℃加工温度下，使物料熔融捏合挤出，造粒后即制成本发明的PA/ABS复合材料。PA、ABS和极性化SDS的重量比为(40～80)∶(15～50)∶(5～30)，优选为(50～70)∶(20～45)∶(5～20)。

本发明的制备过程中操作工艺简单可靠，成本较低。采用极性化SDS作为相容剂，很好地解决了PA和ABS的相容性问题，复合材料具有优良的综合力学性能；另外，极性化SDS作为一种增韧弹性体，大幅度地提高了复合材料的冲击强度，特别是低温冲击强度，而其它力学性能略有下降。

本发明的PA/ABS复合材料可广泛应用于汽车内外部件、通讯器材、电动工具以及体育用品等领域，也可辐射到其它相关领域，有较好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不受这些实施例的限制。

实施例1～4：

将聚己内酰胺(PA6-1013B，日本UBE公司，100℃干燥6小时)、ABS(ABS-747S，台湾奇美公司，90℃干燥4小时)、极性化SDS(SDS，巴陵石油化工有限责任公司，其数均分子量为8.43万，极性嵌段重量含量3.0％)、抗氧剂(1098和168，瑞士CIBA公司)、润滑剂(EBS，上海)，放入低速混合机搅拌均匀，使各组分充分混合均匀。然后将上述混合物料在220℃-240℃下的BUSS混炼机组(MKD-30，瑞士BUSS公司)中挤出造粒。将挤出的粒料在95℃恒温烘箱中烘干6hr，然后在230℃～250℃的条件下注射成标准样条，进行各种力学性能测试。其中各组分含量均以重量份数计。测试标准及力学性能结果如表1所示。

对比例1～2：

将聚己内酰胺(同实施例1)、ABS(同实施例1)、抗氧剂(同实施例1)、润滑剂(同实施例1)放入低速混合机搅拌均匀，使各组分充分混合均匀。熔融共混、挤出造粒及制样测试的条件同实施例1。测试标准及力学性能结果如表1所示。

表1PA6/ABS合金材料的组分配比及力学性能

从表1可以看出，采用极性化SDS作为相容剂，很好地解决了PA6和ABS的相容性问题，复合材料具有优良的综合力学性能。在PA6含量相同的情况下，随着极性化SDS用量的增加，虽然材料的拉伸强度和弯曲性能略有下降；但是，极性化SDS作为一种增韧弹性体，大幅度地提高了PA6/ABS复合材料的冲击强度，特别是低温冲击强度。

Claims

1.一种PA/ABS复合材料，包括聚酰胺即PA，40-80重量份；ABS即结构单元中含有聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚丁二烯链段的三元共聚物，15-50重量份；极性化SDS，5-30重量份。

2.根据权利要求1所述的PA/ABS复合材料，聚酰胺用量优选为50-70重量份。

3.根据权利要求1或2所述的PA/ABS复合材料，聚酰胺为聚己内酰胺或聚己二酰己二胺。

4.根据权利要求3所述的PA/ABS复合材料，其特征在于聚己内酰胺是相对密度1.10-1.15、熔点为225-235℃、熔体相对粘度为2.0-3.0。

5.根据权利要求1所述的PA/ABS复合材料，ABS用量优选为20-45重量份。

6.根据权利要求1或5所述的PA/ABS复合材料，ABS的三元共聚物其三种组份的重量比为：聚丙烯腈含量30-55％，聚苯乙烯含量：20-35％，聚丁二烯含量：10-50％。

7.根据权利要求1所述的PA/ABS复合材料，极性化SDS用量优选为5-20重量份。

8.根据权利要求1所述的PA/ABS复合材料，含有常用的加工助剂。

9.根据权利要求8所述的PA/ABS复合材料，加工助剂中的抗氧剂优选均为0.1-0.5重量份；润滑剂优选为0.2-0.5重量份。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的PA/ABS复合材料的制备方法，包括：将包含有PA、ABS、极性化SDS在内的各组分经过混合机搅拌均匀，用双螺杆熔融共混挤出，造粒后即制成。

11.根据权利要求10所述PA/ABS复合材料的制备方法，优选方法是将PA、ABS、极性化SDS及抗氧剂、润滑剂等一起搅拌均匀，经双螺杆挤出机，在220℃～240℃加工温度下，使物料熔融捏合挤出，造粒后即制成。